6 principais fatores que afetam a solubilidade - Ciência - 2023

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Os principais fatores que afetam a solubilidade eles são polaridade, efeito de íon comum, temperatura, pressão, natureza do soluto e fatores mecânicos. Solubilidade é a capacidade de um produto químico sólido, líquido ou gasoso (chamado de soluto) de se dissolver em um solvente (geralmente um líquido) e formar uma solução.

A solubilidade de uma substância depende fundamentalmente do solvente utilizado, bem como da temperatura e pressão. A solubilidade de uma substância em um determinado solvente é medida pela concentração da solução saturada.

Uma solução é considerada saturada quando a adição de soluto adicional não aumenta mais a concentração da solução.

O grau de solubilidade varia amplamente dependendo das substâncias, de infinitamente solúvel (completamente miscível), como etanol em água, a levemente solúvel, como cloreto de prata em água. O termo "insolúvel" é frequentemente aplicado a compostos fracamente solúveis (Boundless, S.F.).

Certas substâncias são solúveis em todas as proporções com um determinado solvente, como o etanol em água, propriedade conhecida como miscibilidade.

Sob várias condições, a solubilidade de equilíbrio pode ser excedida para dar uma solução denominada supersaturada (Solubilidade, S.F.).

Principais fatores que afetam a solubilidade

1- Polaridade

Na maioria dos casos, os solutos se dissolvem em solventes com polaridade semelhante. Os químicos usam um aforismo popular para descrever essa característica de solutos e solventes: "semelhante se dissolve semelhante".

Os solutos não polares não se dissolvem em solventes polares e vice-versa (Educando online, S.F.).

2- Efeito do íon comum

O efeito de íon comum é um termo que descreve a diminuição da solubilidade de um composto iônico quando um sal contendo um íon que já existe em equilíbrio químico é adicionado à mistura.

Esse efeito é mais bem explicado pelo princípio de Le Châtelier. Imagine se o composto iônico ligeiramente solúvel de sulfato de cálcio, CaSO₄, é adicionado à água. A equação iônica líquida para o equilíbrio químico resultante é a seguinte:

CaSO4 (s) ⇌Ca2 + (aq) + SO42− (aq)

O sulfato de cálcio é ligeiramente solúvel. Em equilíbrio, a maior parte do cálcio e do sulfato existe na forma sólida de sulfato de cálcio.

Suponha que o composto iônico solúvel de sulfato de cobre (CuSO₄) foi adicionado à solução. O sulfato de cobre é solúvel; Portanto, seu único efeito importante na equação iônica líquida é a adição de mais íons sulfato (SO₄^2-).

CuSO4 (s) ⇌Cu2 + (aq) + SO42− (aq)

Os íons sulfato dissociados do sulfato de cobre já estão presentes (comuns) na mistura devido à ligeira dissociação do sulfato de cálcio.

Portanto, esta adição de íons sulfato enfatiza o equilíbrio previamente estabelecido.

O princípio de Le Chatelier determina que a tensão adicional neste lado do produto de equilíbrio resulta na mudança do equilíbrio em direção ao lado dos reagentes para aliviar essa nova tensão.

Devido à mudança para o lado do reagente, a solubilidade do sulfato de cálcio ligeiramente solúvel é ainda mais reduzida (Erica Tran, 2016).

3- Temperatura

A temperatura tem um efeito direto na solubilidade. Para a maioria dos sólidos iônicos, aumentar a temperatura aumenta a rapidez com que a solução pode ser feita.

Conforme a temperatura aumenta, as partículas do sólido se movem mais rápido, o que aumenta as chances de interagirem com mais partículas do solvente. Isso resulta em um aumento na taxa em que uma solução é produzida.

A temperatura também pode aumentar a quantidade de soluto que pode ser dissolvido em um solvente. De modo geral, conforme a temperatura aumenta, mais partículas de soluto se dissolvem.

Por exemplo, adicionar açúcar de mesa à água é um método fácil de preparar uma solução. Quando essa solução é aquecida e o açúcar é adicionado, verifica-se que grandes quantidades de açúcar podem ser adicionadas à medida que a temperatura continua a aumentar.

A razão para isso é que à medida que a temperatura aumenta, as forças intermoleculares podem quebrar mais facilmente, permitindo que mais partículas de soluto sejam atraídas para as partículas de solvente.

Existem outros exemplos, no entanto, em que o aumento da temperatura tem muito pouco efeito sobre a quantidade de soluto que pode ser dissolvido.

O sal de cozinha é um bom exemplo: você pode dissolver aproximadamente a mesma quantidade de sal de cozinha em água gelada que em água fervente.

Para todos os gases, conforme a temperatura aumenta, a solubilidade diminui. A teoria molecular cinética pode ser usada para explicar esse fenômeno.

À medida que a temperatura aumenta, as moléculas de gás se movem mais rapidamente e conseguem escapar do líquido. A solubilidade do gás então diminui.

Olhando para o gráfico abaixo, o gás amônia, NH3, mostra uma forte diminuição na solubilidade conforme a temperatura aumenta, enquanto todos os sólidos iônicos mostram um aumento na solubilidade conforme a temperatura aumenta (CK-12 Foundation, SF) .

4- Pressão

O segundo fator, a pressão, afeta a solubilidade de um gás em um líquido, mas nunca de um sólido que se dissolve em um líquido.

Quando a pressão é aplicada a um gás que está acima da superfície de um solvente, o gás se moverá para o solvente e ocupará alguns dos espaços entre as partículas do solvente.

Um bom exemplo é o refrigerante carbonatado. A pressão é aplicada para forçar as moléculas de CO2 no refrigerante. O oposto também é verdade. Quando a pressão do gás diminui, a solubilidade desse gás também diminui.

Quando você abre uma lata de refrigerante, a pressão no refrigerante cai, então o gás imediatamente começa a sair da solução.

O dióxido de carbono armazenado no refrigerante é liberado e você pode ver a efervescência na superfície do líquido. Se você deixar uma lata de refrigerante aberta por um período de tempo, poderá notar que a bebida fica sem gás devido à perda de dióxido de carbono.

Este fator de pressão do gás é expresso na lei de Henry. A lei de Henry afirma que, em uma dada temperatura, a solubilidade de um gás em um líquido é proporcional à pressão parcial do gás acima do líquido.

Um exemplo da lei de Henry ocorre no mergulho. Quando uma pessoa mergulha em águas profundas, a pressão aumenta e mais gases se dissolvem no sangue.

Ao subir de um mergulho em águas profundas, o mergulhador precisa retornar à superfície da água em uma velocidade muito lenta para permitir que todos os gases dissolvidos saiam do sangue muito lentamente.

Se uma pessoa subir muito rápido, uma emergência médica pode ocorrer devido aos gases que saem do sangue muito rapidamente (Papapodcasts, 2010).

5- Natureza do soluto

A natureza do soluto e do solvente e a presença de outros compostos químicos na solução afetam a solubilidade.

Por exemplo, mais açúcar pode ser dissolvido na água do que sal na água. Nesse caso, o açúcar é considerado mais solúvel.

Etanol em água são completamente solúveis entre si. Neste caso particular, o solvente será o composto que se encontrar em maior quantidade.

O tamanho do soluto também é um fator importante. Quanto maiores as moléculas de soluto, maior seu peso molecular e tamanho. É mais difícil para as moléculas de solvente envolverem moléculas maiores.

Se todos os fatores mencionados acima forem excluídos, uma regra geral pode ser encontrada que partículas maiores são geralmente menos solúveis.

Se a pressão e a temperatura são as mesmas que entre dois solutos da mesma polaridade, aquele com partículas menores é geralmente mais solúvel (Fatores que afetam a solubilidade, S.F.).

6 - fatores mecânicos

Em contraste com a taxa de dissolução, que depende principalmente da temperatura, a taxa de recristalização depende da concentração do soluto na superfície da rede cristalina, que é favorecida quando a solução é imóvel.

Portanto, a agitação da solução evita esse acúmulo, maximizando a dissolução. (pontas de saturação, 2014).

Referências

(S.F.). Solubilidade. Recuperado de boundles.com.
Fundação CK-12. (S.F.). Fatores que afetam a solubilidade. Recuperado de ck12.org.
Educando online. (S.F.). Fatores que afetam a solubilidade. Recuperado de solubilityofthings.com.
Erica Tran, D. L. (2016, 28 de novembro). Solubilidade e fatores que afetam a solubilidade. Recuperado de chem.libretexts.org.
Fatores que afetam a solubilidade. (S.F.). Recuperado de sciencesource.pearsoncanada.ca.
(2010, 1º de março). Fatores que afetam a solubilidade - parte 4. Recuperado de youtube.com.
Solubilidade. (S.F.). Recuperado de chemed.chem.purdue.ed.
pontas de saturação. (26 de junho de 2014). Recuperado de química libretex.org.